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鑄造用過(guò)濾器，選用有大講究
發(fā)布時(shí)間：
2023/03/29
泡沫陶瓷過(guò)濾器的主要作用是濾除金屬液中的雜質(zhì)和氣泡，凈化金屬液，并通過(guò)過(guò)濾起到整流作用，使金屬液的流動(dòng)更平穩(wěn)，防止二次氧化。泡沫陶瓷過(guò)濾器的過(guò)濾主要通過(guò)四個(gè)方面發(fā)揮作用。
① 機(jī)械篩分（攔截）：去除大顆粒夾雜氧化物，濾出金屬液中的氣泡，減少熔渣對(duì)鑄件的危害。
② 濾餅機(jī)制：攔截的大顆粒夾雜氧化物聚集在過(guò)濾器上方，形成濾餅，增加了過(guò)濾器過(guò)濾小顆粒夾雜氧化物的能力。
③ 深層過(guò)濾（化學(xué)吸附）：其獨(dú)特的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，中空的網(wǎng)絲具有較大的比表面積，能吸附細(xì)小的氧化物夾雜。
④ 整流機(jī)制：使金屬液的流動(dòng)由紊流狀態(tài)變?yōu)閷恿鳡顟B(tài)，減緩流速，防止渦流，減輕金屬液的二次氧化和吸氣，提高鑄件性能。
⑤ 綜合多家鑄造廠使用過(guò)濾器的結(jié)果統(tǒng)計(jì)，應(yīng)用泡沫陶瓷過(guò)濾器和不應(yīng)用泡沫陶瓷過(guò)濾器相比較，對(duì)鑄造生產(chǎn)有明顯的效果：簡(jiǎn)化澆注系統(tǒng)；提高工藝出品率5~10%；降低鑄件廢品率15~30%；抗拉強(qiáng)度和硬度提高5~10%；抗彎強(qiáng)度提高5~8%；改善鑄件的加工性能。
泡沫陶瓷過(guò)濾器的種類(lèi)很多，不同材質(zhì)過(guò)濾器用于不同金屬液的過(guò)濾。一般按材質(zhì)可分為：鑄鋼用泡沫陶瓷過(guò)濾器；鑄鐵、鑄銅用泡沫陶瓷過(guò)濾器；鋁合金用泡沫陶瓷過(guò)濾器；鎂合金用泡沫陶瓷過(guò)濾器?；緟?shù)見(jiàn)表：
泡沫陶瓷過(guò)濾器放置在澆注系統(tǒng)中的位置：直澆道下端、橫澆道、內(nèi)澆道、澆口杯。使用原則：
① 安放位置越靠近鑄件型腔越好，降低二次氧化的幾率；
② 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以簡(jiǎn)單為好，可不考慮其它擋渣措施，這樣可提高砂型的利用率和工藝出品率；
③ 過(guò)濾器工作面積應(yīng)為澆注系統(tǒng)阻流截面的4~6倍，以確保澆注速度不受影響；
④ 根據(jù)鑄造合金的種類(lèi)及澆注溫度選用相應(yīng)的過(guò)濾器，不應(yīng)超溫使用；
⑤ 選擇合適的孔徑，真正起到過(guò)濾效果；
⑥ 不能用過(guò)濾器來(lái)控制澆注速度。
泡沫陶瓷過(guò)濾器的孔徑選擇應(yīng)根據(jù)所要過(guò)濾的金屬液的性質(zhì)而定。過(guò)濾粘而稠、流動(dòng)性差、雜質(zhì)顆粒較大的金屬液，應(yīng)選擇較大孔徑的過(guò)濾器；過(guò)濾流動(dòng)性好、較稀的金屬液，應(yīng)選擇較小孔徑的過(guò)濾器?？讖竭^(guò)大，不能起到過(guò)濾的作用；孔徑過(guò)小，有可能造成過(guò)濾器過(guò)早堵塞，導(dǎo)致過(guò)濾中途終止，甚至不能過(guò)濾，這一點(diǎn)對(duì)球墨鑄鐵尤為重要。
泡沫陶瓷過(guò)濾器孔徑選擇的一般原則：
① 孔尺寸規(guī)格為10ppi的可用于球墨鑄鐵件、大型灰鑄鐵件、鑄鋼件；
② 孔尺寸規(guī)格為20ppi的用于可鍛鑄鐵件、小型灰鑄鐵件、有色合金鑄件；
③ 孔尺寸規(guī)格為30ppi的用于銅合金鑄件、鋁合金鑄件。
應(yīng)充分考慮每片過(guò)濾器的過(guò)濾流量，流量過(guò)小，過(guò)濾器過(guò)濾流量不能滿足過(guò)濾金屬液的總量要求，導(dǎo)致過(guò)濾堵塞；流量過(guò)大，會(huì)造成不必要的浪費(fèi)，增加生產(chǎn)成本。
① 每片過(guò)濾器的過(guò)濾流量是有限的，通常對(duì)小于100kg的鑄件可考慮放置一塊過(guò)濾器，放在直澆道的底部即可。但對(duì)于大鑄件，則必須考慮放置兩片或多片過(guò)濾器，通常放在橫澆道或內(nèi)澆道中。
② 相同網(wǎng)孔孔徑的過(guò)濾器，過(guò)濾不同的金屬液，其過(guò)濾能力有所不同，以10ppi孔徑的過(guò)濾器為例，單位面積過(guò)濾能力分別為：對(duì)于灰鑄鐵為2.0~4.0 kg/cm2，球墨鑄鐵為1.0~2.0 kg/cm2，對(duì)于普通碳鋼、低合金鋼為1.5~3.0kg/cm2，不銹鋼、高錳鋼為2.0~4.0kg/ cm2。網(wǎng)孔規(guī)格每下降10ppi，過(guò)濾能力下降20%~30%。
③ 只要計(jì)算出過(guò)濾器的有效使用面積，再乘以單位面積過(guò)濾能力，既可得出每片過(guò)濾器過(guò)濾金屬液的總量范圍。
④ 實(shí)際應(yīng)用中，金屬液的種類(lèi)和總量往往已經(jīng)確定，只是過(guò)濾器孔徑和外形尺寸需要選擇，過(guò)濾器的有效過(guò)濾面積S可通過(guò)下式計(jì)算：
為使泡沫陶瓷過(guò)濾器充分發(fā)揮過(guò)濾作用，并提高耐高溫金屬的沖擊能力，選擇泡沫陶瓷過(guò)濾器必須保證一定的厚度，否則很可能造成過(guò)濾器熔穿。
① 對(duì)于鋁合金等輕質(zhì)合金的小型鑄件可以選擇≤15mm厚的泡沫陶瓷過(guò)濾器，對(duì)于有色合金的大型鑄件應(yīng)選用20~25 mm厚的泡沫陶瓷過(guò)濾器；
② 對(duì)于鑄鐵件一般選用22 mm厚的泡沫陶瓷過(guò)濾器，對(duì)于鑄鋼件一般選用≥25 mm厚的泡沫陶瓷過(guò)濾器。
③ 泡沫陶瓷過(guò)濾器雖然過(guò)濾效果好，不污染金屬合金，但如果選用不合適，不但不能起到應(yīng)有的過(guò)濾作用，反而會(huì)給生產(chǎn)帶來(lái)負(fù)面影響。泡沫陶瓷過(guò)濾器如果熔穿的話，會(huì)人為的造成添渣，致使產(chǎn)品報(bào)廢。泡沫陶瓷過(guò)濾器過(guò)濾后解剖效果對(duì)比見(jiàn)圖1。
由于鑄造合金的澆注溫度不同，應(yīng)選用相應(yīng)耐火性能的泡沫陶瓷過(guò)濾器。根據(jù)不同的鑄造合金和澆注溫度選擇不同材質(zhì)的泡沫陶瓷過(guò)濾器原則：鑄鋼件一般選用氧化鋯質(zhì)的過(guò)濾器，鑄鐵件和鑄銅件一般選用碳化硅質(zhì)的過(guò)濾器，而鋁合金一般選用氧化鋁質(zhì)的過(guò)濾器，鎂合金一般選用氧化鎂質(zhì)的過(guò)濾器，見(jiàn)表1。
泡沫陶瓷過(guò)濾器的幾種典型放置方法見(jiàn)圖2。
① 在直澆道中放置過(guò)濾器一般用于每箱單件、橫澆道較短、單箱鑄件總重小于200kg的鑄型；在橫澆道中放置過(guò)濾器一般用于一箱多件、橫澆道較長(zhǎng)、鑄件重量較大、需放兩片以上過(guò)濾器的鑄型；在內(nèi)澆道中放置過(guò)濾器一般用于鑄件重量較大、橫澆道較長(zhǎng)、設(shè)多個(gè)內(nèi)澆道的鑄型。
② 無(wú)論采用哪種放置形式，澆注時(shí)都應(yīng)盡量在短時(shí)間內(nèi)使金屬液充滿澆道，這樣既可以減輕對(duì)過(guò)濾器的沖擊，避免金屬液長(zhǎng)時(shí)間直接沖擊過(guò)濾器，同時(shí)還可以使金屬液的流動(dòng)變得平穩(wěn)，減少卷入氣體的傾向。
③ 為避免金屬液產(chǎn)生紊流，澆注系統(tǒng)一般采用半封閉和開(kāi)放式的澆注系統(tǒng)，使金屬液的流動(dòng)更加平穩(wěn)。
② 泡沫陶瓷過(guò)濾器與鑄型的搭接部位應(yīng)盡量密封，防止金屬液從其縫隙處流失，未起到過(guò)濾的效果。對(duì)有些砂型如濕型砂，單獨(dú)使用泡沫陶瓷過(guò)濾器容易使安放過(guò)濾器的部位型砂脫落，這樣就必須設(shè)計(jì)一個(gè)過(guò)濾器座，用以支撐過(guò)濾器，使過(guò)濾器在金屬液的沖擊下不發(fā)生移動(dòng)，防止砂粒進(jìn)入型腔和金屬液流失。
③ 泡沫陶瓷過(guò)濾器在使用前要用壓縮空氣吹去表面的灰塵和內(nèi)部的碎塊，避免雜質(zhì)污染金屬液。運(yùn)輸、儲(chǔ)存時(shí)要避免受潮，應(yīng)在干燥的環(huán)境下保存，必要時(shí)在使用前要進(jìn)行烘烤，使過(guò)濾器充分干燥。另外過(guò)濾器是易碎產(chǎn)品，搬運(yùn)時(shí)應(yīng)輕拿輕放，防止破損。
生產(chǎn)實(shí)踐表明，只要合理選用和正確使用泡沫陶瓷過(guò)濾器，就可濾除金屬液中絕大部分夾雜物和氣泡，改善鑄件的內(nèi)部組織和加工性能，提高鑄件的工藝出品率，提高產(chǎn)品的合格率和力學(xué)性能，降低鑄造生產(chǎn)的綜合成本。隨著鑄造技術(shù)的快速發(fā)展，對(duì)鑄件品質(zhì)的要求越來(lái)越高，泡沫陶瓷過(guò)濾器的應(yīng)用會(huì)具有更廣泛的發(fā)展前景。
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